Каталитическое действие холинэстераз

Из этих соотношений и результатов измерений V и К т, приведенных в табл. 9, видно, что в каталитическом действии холинэстеразы лимитирующими стадиями процесса являются вторая и третья, но не стадия образования комплекса Михаэлиса. Следовательно, различия в скорости гидролиза субстратов определяются главным образом этими стадиями. Вопрос о возможном соотношении величин к+2 и к+ будет рассмотрен (см. стр. 179) на основании исследования температурной зависимости ферментативного действия холинэстераз. [c.161]

При исследовании температурной зависимости кинетики каталитического действия холинэстеразы сыворотки крови лошади (частично очищенный препарат) на гидролиз различных по структуре субстратов мы получили значения максимальных (удельных) скоростей и констант Михаэлиса, представленные в табл. 21 [71]. В этой же таблице приведены величины энергии активации, рассчитанные по уравнению Аррениуса. [c.177]

Можно считать безусловно доказанным, что в каталитическом действии холинэстераз обоего типа принимает непосредственное участие гидроксильная группа одного из остатков серина, расположенного на активной поверхности фермента. Однако такой гидроксил должен быть специфически активирован, чтобы приобрести способность к участию в каталитическом действии. Эта активация может быть осуществлена путем взаимодействия с какой-то группировкой белковой молекулы, характеризующейся величиной рК 5,8—7,0. Предположительно этой группировкой может быть остаток гистидина. [c.237]

Из результатов исследования рН-зависимости действия холинэстераз следует, что активность ферментов связана с функциями группировки, рк которой составляет 8,5—10. К таким группировкам может быть отнесен гидроксил тирозина (см. стр. 112). Однако каких-либо прямых доказательств участия гидроксила тирозина (как впрочем и имидазола гистидина) в каталитическом действии холинэстераз нет. Вместе с тем не подлежит сомнению тот факт, что в образовании фермент-субстратного-комплекса ацетилхолин — холинэстераза участвуют в качестве обязательных не менее трех связей. Поэтому во всех современных схемах механизма действия холинэстераз фигурируют гидроксил серина, связанный с имидазолом гистидина,— в качестве постулированной Уилсоном нуклеофильной группировки эстеразного центра ионизированная карбоксильная группа — в качестве анионного центра в некоторых схемах гидроксил тирозина — в качестве кислотной группы эстеразного центра [16, 18, 141, 156]. [c.238]

Метод кинетики внес существенный вклад в создание теории каталитического действия холинэстераз. Можно надеяться, что развитие ферментативной кинетики и ее применение в исследованиях холинэстераз и других ферментов приведут к новым успехам в решении проблем ферментативного катализа. [c.242]

IV. КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ХОЛИНЭСТЕРАЗ [c.294]

На этом основании было высказано предположение, что одним из факторов, определяющих взаимодействие фермента с субстратом при образовании комплекса Михаэлиса, служит ионная реакция между катионным центром ацетилхолина и анионным центром на активной поверхности фермента. Такое взаимодействие должно быть первичным в реакции фермента с субстратом, поскольку ионные силы проявляются на большем расстоянии, чем другие виды химических взаимодействий. Образованию ионной связи приписывали лишь якорную функцию, в результате реализации которой молекула субстрата ориентируется на поверхности фермента, чем значительно облегчается образование других необходимых химических связей (уже ближнего действия) с группировками активного центра фермента. В связи с этим исследованию кинетики и механизма ингибирования холинэстераз ионами тетраалкиламмония было уделено особое внимание. Задача этих исследований — изучение особенностей строения и роли анионного центра холинэстераз в каталитическом действии указанных ферментов. [c.185]

Все эти, а также и другие кинетические данные, которые будут приведены ниже, с несомненностью свидетельствуют о том, что в активном центре холинэстераз имеется группировка анионного характера, играющая важную роль в каталитическом действии [c.187]

Несомненно, что анионная группировка в активном центре ацетилхолинэстеразы играет более важную роль, чем в холинэстеразе при каталитическом действии фермента, и, как будет показано дальше, это проявляется не только в случае обратимых ингибиторов. [c.194]

Выше мы рассмотрели результаты применения методов ферментной кинетики, а также некоторых других методов к анализу реакций, катализируемых холинэстеразами, и реакций этих ферментов с ингибиторами. Представляется полезным суммировать изложенные выше выводы и обсудить наиболее вероятный механизм каталитического действия данных ферментов, хотя многие вопросы механизма действия холинэстераз сейчас еще окончательно не решены. [c.237]

В. А. Яковлев, детально изучавший механизм действия холинэстераз, считает доказанным, что в состав активного центра входит серии, гидроксил которого принимает в катализе непосредственное участие. Гидроксил должен быть специфически активирован. Активация предположительно достигается его взаимодействием с группой гистидина белка. Вторая часть каталитически активного участка фермента представляет собой анионную группировку, несущую единичный отрицательный заряд. [c.124]

Структура активной поверхности холинэстераз и механизм их каталитического действия при гидролизе эфиров. [c.402]

СТРУКТУРА АКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ХОЛИНЭСТЕРАЗ И МЕХАНИЗМ ИХ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ПРИ ГИДРОЛИЗЕ ЭФИРОВ [c.291]

Факторы среды действуют на активность холинэстераз. В темноте скорость синтеза ферментов ниже, чем на свету. На дальнем красном свету скорость синтеза холинэстераз выше, чем на красном свету. Но каталитическая активность не зависит от световых условий. Синтез холинэстераз стимулируется ИУК, а в высоких концентрациях ингибируется ацетилхолином, гибберелловой кислотой и кинетином. [c.68]

Необычная зависимость /Сш и Е, определяемых по суммарной скорости реакции, от температуры объясняется сложным характером связи этих величин с константами скорости отдельных стадий процесса (см. уравнение на стр. 160). По-видимому, в настоящее время мы не располагаем возможностью для достаточно точной оценки констант скорости всех стадий каталитического действия холинэстеразы. Можно лишь дополнительно высказать некоторые соображения о лимитирующей стадии и соотношениях констант скорости реакции. Интересно в этом отношении сопоставить кинетику гидролиза ацетилхолина и ацетил-Р-метилхолина [c.178]

Что касается бензоилхолина и бутирилхолина, то сейчас трудно высказаться определенно по поводу соотношения для их гидролиза величин и +3- Интересен тот факт, что энергия активации гидролиза этих субстратов, рассчитанная по максимальной скорости, суш ественно выше, чем для двух других субстратов. В то же время скорость их гидролиза также значительно выше. Можно предполагать, что в данном случае в каталитическом действии холинэстеразы также проявляется значение энтропийного фактора. [c.180]

Другие доказательства участия анионной группировки активного центра фермента в каталитическом действии холинэстераз были получены при исследовании субстратов и ингибиторов, содержащих способные к ионизации группировки. С этой целью изучалась кинетика гидролиза диметиламиноэтилацетата при различных значениях pH среды, т. е. при разной степени ионизации субстрата [c.186]

Возникает также вопрос о том, предсуществует ли активный центр у холинэстераз в его рабочем состоянии еще до соударения с субстратом (точнее, субстратами, так как третьим участником реакции является вода) или он образуется в ходе самого каталитического процесса. Представляется, что идеи Кошленда о принудительном контакте или индуцированной комплементарности полностью применимы к каталитическому действию холинэстераз. Для такого утверждения имеются экспериментальные доказательства, приведенные выше. [c.238]

Это свойство служит для отличия холинэстераз от других так называемых неспецифичных эстераз, которые с трудом действуют на такие субстраты. Каталитическое действие холинэстераз, однако, не ограничивается гидролизом эфиров. Так, эти ферменты катализируют также и обратную реакцию, например этерификацию кислот холином [14]. Они способствуют пе-реэтерификации [15] и конденсации гидроксиламина с кислотами [14] или эфирами [15]. Ангидриды карбоновых кислот также служат субстратом для холинэстераз [16, 17] и могут претерпевать все реакции, описанные для эфиров, т. е. гидролиз, этерификацию и оксимирование. [c.294]

В каталитическом действии холинэстераз обоего типа принимает непосредственное участие гидроксильная группа одного из остатков серина, расположенного на активной поверхности фермента. Однако такой гидроксил должен быть специфически активирован, чтобы приобрести способность к участию в каталитическом действии. Эта активация может быть осуществлена путем взаимодействия с группировкой белковой молекулы, характеризующейся величиной рК 5,8—7,0. Предполагают, что такой группировкой является остаток гистидина. Доказано наличие в холинэстеразах обоего типа анионной группировки, несущей единичный отрицательный заряд и взаимодействующей с катионной группировкой субстрата — ацетилхолина, а также катионсодержащих ингибиторов. В активном центре холинэстеразы вблизи серина находится остаток глутаминовой кислоты. Проведены расчеты электростатического потенциала и электрического [c.51]

При изучении различных холинэстераз и при использовании разных субстратов было установлено, что величины рК лежат в пределах 5,8—7, а рКа 8,5—10 [16]. На основании этих, а также и некоторых других косвенных данных первоначально Уилсоном, а затем и другими авторами была высказана мысль о прямом участии в каталитическом действии холинстераз имидазольной группы гистидина, характеризующейся значением рК 5,6—7,0. (см. на стр. 112). Вопрос об идентификации кислотной группировки менее ясен. Вряд ли обосновано предположение Лейдлера об участии сульфгидрильной группы, поскольку рядом исследователей показано, что холинэстеразы не являются тиоловыми ферментами [119, 120]. В пользу предположения об участии в действии эстераз фенольного гидроксила тирозина в литературе были проведены некоторые другие доказательства [121]. [c.183]

Эти модели ферментов из ряда фенольных оксисоеди-нений, конечно, не имеют никакого значения для терапии, потому что скорость реакции органических производных фосфорной кислоты с ферментами, такими, как холинэстераза или химотрипсин, значительно больше, чем для исследованных фенолов и полифенолов. Группы исследователей, работавших над выяснением этих вопросов, только путем предположения о дополнительном каталитическом действии комплекса ферментов смогли объяснить тот факт, что амино- и оксигруппы ферментов реагируют с органическими производными фосфорной кислоты во много раз быстрее, чем соответствующие модельные вещества. Теперь известно много фактов, указывающих на то, что третично связанный азот может ускорить гидролиз ДПФ. [c.198]

Ингибиторы ферментативных каталитических реакций часта подразделяют на обратимо и необратимо действующие. Эта классификация основана на легкости отделения ингибитора от фермента при помощи физического метода типа диализа. Так, например, эзерин описан как обратимый ингибитор, в то время как фюсфор-содержащие соединения подобно диизопропилфосфофториду (ВРР) принадлежат к необратимым ингибиторам холинэстеразы. Однако, поскольку рассматриваются механизмы ингибирования, эта классификация только вносит неопределенность, так как из нее вытекает, что обратимые и необратимые ингибиторы действуют различным образом в действительности оба типа ингибиторов действуют, соединяясь с ферментом с образованием неактивных комплексов, обладающих весьма различными константами диссоциации . Необратимые ингибиторы образуют комплексы с очень малыми константами диссоциации и поэтому удаляются из комплекса путем диализа только очень медленно, тогда как обратимые ингибиторы образуют комплексы с высокими константами диссоциации и поэтому на всех стадиях удаления присутствует избыток несвязанного ингибитора, поддающегося диализу. Однако более полезным оказывается подразделение ингибиторов на конкурентные и неконкурентные (хотя многие ингибиторы обнаруживают смешанное поведение), так как эти ингибиторы действуют различными путями и кинетические уравнения для них разные. При конкурентном торможении ингибитор соединяется с тем же самым [c.121]

Исследование кинетики ингибирующего действия четвертичных солей алкиламмония позволило установить различия в свойствах холинэстеразы и ацетилхолинэстеразы. Первоначально на основании, по-видимому, ошибочных экспериментальных данных Адамс и Уиттекер [133] сделали заключение, что активный центр холинэстеразы сыворотки вовсе не содержит анионной группировки, в то время как в ацетилхолинэстеразе она имеется. Однако Бергман и Вурцель [127] в результате подробного изучения влияния ионов тетраэтиламмония и других ингибиторов на активность холинэстеразы плазмы показали, что последняя содержит анионную группировку. Блокирование этой группировки приводит к снижению каталитического эффекта. Интересно, что четвертичные соли алкиламмония тормозили ферментативный гидролиз не только катионных субстратов типа ацетилхолина, но также и субстратов, не содержащих катионного центра, например, алкилгалогенацетатов или ди-ацетина. Очевидно, такой эффект солей тетраалкиламмония связан с их влиянием на конфигурацию активной поверхности белковой молекулы. [c.193]

Успехи в этой области достигнуты благодаря применению к эстеразам электронной теории органической химии. Для холинэстеразы Уилсон [38] получил веское доказательство преимущественного образования комплекса (ЕЗ)] (I), сопровождаемого отщеплением спирта и образованием ацетилирован-ного фермента (Е5)2, который затем гидролизуется. Фосфорные ингибиторы действуют путем образования крепко связанного фосфорилированного фермента, и имеются доказательства того, что активным центром является имидазол. Этот вывод подтвердили Догерти и Васлоу [39] в случае химотрипсина. Лейдлер [40] более склонен принять механизм для гидролитической активности, предложенный на основании работы Свена и Брауна по каталитической активности 2-оксихинолина [41], который предполагает наличие промежуточного комплекса (Е5)1 (II), содержащего молекулы эфира и воды. [c.319]